【正文】 的工程地質(zhì)條件；不能選在城市和居民住宅區(qū)主導(dǎo)風(fēng)向上風(fēng)向；廠區(qū)附近有足夠面積廢渣堆場(chǎng)；要盡可能利 用城鎮(zhèn)設(shè)施，節(jié)約投資；要靠近原材料、水、電供應(yīng)充足和產(chǎn)品銷售便利的地方，有良好的交通運(yùn)輸條件； 8 要注意節(jié)約用地，少占或不占農(nóng)田；廠址的有效面積應(yīng)該能滿足工藝流程或功能上的需要以及留有發(fā)展余地；要有適當(dāng)?shù)淖匀坏匦魏瓦m宜的工程地質(zhì)、水文、地震等級(jí)條件及較好的協(xié)作條件等。 本設(shè)計(jì)根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書，設(shè)計(jì)年產(chǎn) 10 萬(wàn)噸 粗通 ，通 過(guò) 對(duì)轉(zhuǎn)爐吹煉 諸多方法中確定用 PS 轉(zhuǎn)爐吹煉 的 方法。鑒于有色冶金的生產(chǎn)特點(diǎn)，有色冶金廠設(shè)計(jì)還必須滿足以下要求： （ 1）有色冶金生產(chǎn)所用的礦物原料，除含有 1至 2 種主要有價(jià)元素外，常伴有若干種其他有價(jià)元素，必須經(jīng)濟(jì)的加以綜合利用。 轉(zhuǎn)爐的主要經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)有爐襯壽命，冶煉時(shí)間，日歷作業(yè)率，氧氣消耗，原料利用率，產(chǎn)品含銅品位等等 ，根據(jù)這些指標(biāo)可以有效判斷出吹煉所選擇的流程的優(yōu)劣也 方便對(duì)流程原料等的改良和創(chuàng)新。 轉(zhuǎn)爐車間的主要原料來(lái)源為白銀銅 業(yè)公司白銀爐產(chǎn)出的含銅品位約 55%的冰銅，外購(gòu)品位為 30 到 40 的銅冷料，以及白銀銅業(yè)公司品位 98左右的陽(yáng)極殘銅，外購(gòu)石英溶劑等 轉(zhuǎn)爐車間的選址緊鄰白銀爐與陽(yáng)極爐，方便主要原料冰銅和主要產(chǎn)品的及時(shí)運(yùn)輸，三廢處理符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，達(dá)到了綜合利用、能源最大化的目的。 6 前言 白銀銅業(yè)公司前身為白銀公司冶煉廠，是國(guó)家“一五”計(jì)劃期間 156個(gè)重點(diǎn)建設(shè)項(xiàng)目之一，歷經(jīng)數(shù)次技術(shù)改造，發(fā)展成為年產(chǎn)陰極銅 10 萬(wàn)噸，硫酸 31 萬(wàn)噸的大型銅冶煉企業(yè)。 致謝 ........................................... 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 生產(chǎn) 1噸粗銅需要精礦量 ..................... 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 爐料組成及平衡計(jì)算 ................... 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 鼓風(fēng)量計(jì)算 ........................... 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 煙氣量及煙氣成分 計(jì)算 ................. 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 4 銅 精礦物相組成 ............................. 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 側(cè)吹臥式（ PS）轉(zhuǎn)爐吹煉 .............. 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 四、 主要參考文獻(xiàn)和書目： [1] 任鴻國(guó)主編．論煉銅轉(zhuǎn)爐的設(shè)計(jì)，北京 ： 有色冶金設(shè)計(jì)與研究，. [2] 朱祖澤，賀家齊主編．現(xiàn)代同冶金學(xué)．北京 ： 冶金工業(yè)出版社， 2021 [3] 朱云主編 ，冶金設(shè)備，北京，冶金工業(yè)出版社， 2021 3 目 錄 前言 .......................................... 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 工藝計(jì) 算 ： 配料 、 物料平衡與熱平衡計(jì)算 ， 工藝設(shè)計(jì)計(jì)算與設(shè)備選 擇。包括： (1) 總論 、 廠址選擇及 論證，轉(zhuǎn)爐吹煉工藝選擇與論證 ； (2) 轉(zhuǎn)爐配料 、 物料平衡與熱平衡計(jì)算； (3) 轉(zhuǎn)爐車間工藝設(shè)計(jì)計(jì)算： ① 轉(zhuǎn)爐座數(shù) 、 有效容積確定； ② 轉(zhuǎn)爐本體設(shè)計(jì)； ③ 送風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)； ⑤ 上料系統(tǒng)設(shè)備設(shè)計(jì)與選擇； ⑥ 渣，銅處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)與選擇； ⑦ 煤氣除塵系統(tǒng)設(shè)計(jì)與選擇； ⑧余熱處理系統(tǒng)；⑨ 車間平面布置設(shè)計(jì)。 1 北京科技大學(xué) 課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書 設(shè)計(jì)題目： 以白銀銅業(yè)公司條件設(shè)計(jì) 年產(chǎn) 10 萬(wàn) 噸轉(zhuǎn)爐車間 (兩座轉(zhuǎn)爐 ) 學(xué)生姓名： 李鳳善，潘信予，趙若含，鄒致 遠(yuǎn)，李昂 學(xué) 號(hào)： ,40921053 專業(yè)名稱： 冶金工程 指導(dǎo)教師： 黃凱，侯軍剛 2 一、 題目： 以白銀銅業(yè)公司條件設(shè)計(jì) 年產(chǎn) 10 萬(wàn) 噸轉(zhuǎn)爐車間 (兩座轉(zhuǎn)爐 ) 二、 主要內(nèi)容： 1. 轉(zhuǎn)爐配料 、 物料平衡與熱平衡計(jì)算。 (4) 相鄰車間 (白銀路，陽(yáng)極爐 )的生產(chǎn)能 力配備與主要設(shè)備選型與計(jì)算。 繪圖三張： 轉(zhuǎn)爐本體圖，轉(zhuǎn)爐輔助設(shè)備圖，轉(zhuǎn)爐車間示意圖 (CAD圖 )。 6 第一章 總論 ................................................... 7 概述 ........................................................ 7 設(shè)計(jì)依據(jù) .............................................. 7 廠址選擇 .............................................. 7 設(shè)計(jì)規(guī)模及產(chǎn)品方案 .................................... 8 銅的基本概況 ............................................... 8 銅的主要用途 .......................................... 9 世界銅資源和我國(guó)銅資源 ................................ 9 2021 年銅市場(chǎng)回顧及 2021 年展望 ....................... 9 第二章 工藝流程的選擇論證 ..................................... 11 概述 ....................................... 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 側(cè)吹臥式轉(zhuǎn)爐的改進(jìn)－ Hoboken（虹吸式）轉(zhuǎn)爐 ............ 14 閃速吹煉 ............................................. 14 諾蘭達(dá)連續(xù)吹煉轉(zhuǎn)爐 ................................... 15 三菱法吹煉 ........................................... 15 澳斯麥特爐吹煉 ....................................... 16 艾薩吹煉 ............................................. 16 第三章 冶金計(jì)算 ............................................... 18 冶金計(jì)算的目的和內(nèi)容 ....................... 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 頂吹熔煉爐冶金計(jì)算 ......................... 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 熔煉爐熱平衡計(jì)算 ..................... 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 轉(zhuǎn)爐煙氣量計(jì)算 ....................... 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 空氣量計(jì)算 ........................... 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 生產(chǎn) 1噸粗銅需要消耗煤量 ................... 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 參考文獻(xiàn) ....................................... 錯(cuò)誤 !未定義書簽。主要產(chǎn)品有陰極銅，硫酸，黃金，白銀，二氧化硒，硫酸銅等。 由于轉(zhuǎn)爐為間斷式周期性作業(yè)，所以工藝流程分為造渣期和造銅期兩個(gè)階段，兩個(gè)階段都伴隨著原料的不斷加入和中間階段渣的排出。 7 第一章 總論 概述 有色冶金廠設(shè)計(jì)的目的，在于根據(jù)原材料的特點(diǎn)和研究成果以及國(guó)內(nèi)外工業(yè)生產(chǎn)實(shí)踐，設(shè)計(jì)合理的工藝流程，選擇合適的工藝設(shè)備并進(jìn)行合理的配置，根據(jù)工藝要求設(shè)計(jì)適宜的廠房結(jié)構(gòu)和輔助設(shè)施，配備必要的勞動(dòng)定員，確保生產(chǎn)正常進(jìn)行。 （ 2）必須有完善的三廢治理工程。經(jīng)過(guò)工藝流程論證及冶金計(jì)算、環(huán)境保護(hù)、 投資概算、公用輔助設(shè)施及土建工程論證等，比較系統(tǒng)的完成設(shè)計(jì)任務(wù)。 正確選擇建廠地址是建設(shè)任何一個(gè)新廠的首要問(wèn)題，因?yàn)樵O(shè)計(jì)中許多基本的原始資料是由廠址的具體條件決定的。 （ 1） 白銀市 的地理?xiàng)l件 （ 2） 白銀市 氣候、地質(zhì)條件 （ 3） 白銀市 交通運(yùn)輸條件 （ 4） 白銀市 資源優(yōu)勢(shì) （ 5） 白銀市 經(jīng)濟(jì)、 人力 優(yōu)勢(shì) 綜上所述，建廠條件符合廠址選擇的基本原則以及上述各個(gè)要求。 （ 2）中小型冶煉廠可以一次建成投產(chǎn)，大型冶煉廠可以考慮分批分期建設(shè)，分系列建成投產(chǎn)，在短期內(nèi)形成生產(chǎn)能力。自然界中 的銅分為自然銅、氧化銅礦和硫化銅礦。銅具有許多可貴的物理化學(xué)特性，例如其熱導(dǎo)率都很高，化學(xué)穩(wěn)定性強(qiáng)，抗張強(qiáng)度大，易熔接，且抗蝕性、可塑性、延展性。 銅的電導(dǎo)率高，僅次于銀。 銅的化合物是電鍍、原電池、農(nóng)藥、顏料、染料和觸媒等行業(yè)的重要化工原料。 世界銅總資源量預(yù)計(jì)為 16． 26億噸 (以含銅量計(jì) )，其中總儲(chǔ)量估計(jì)為 4． 02億噸。世界銅消費(fèi)量在 1200 萬(wàn)噸 /年左右。國(guó)內(nèi) 900多座銅礦山大型礦床只有 %，中型 %，其余均為小型。一批銅礦山因開采不經(jīng)濟(jì)或資源枯竭面臨關(guān)閉，占總產(chǎn)量的 35%。 2021 年下半 10 年的大幅下挫行情 成為牛市行情轉(zhuǎn)勢(shì)開始的信號(hào)， 2021 年演化成三角行休整結(jié)構(gòu)。隨著該休整形態(tài)的結(jié)束，銅價(jià)重歸下跌主趨勢(shì)的概率極大， 2021 年將是銅價(jià)重心逐步下移的過(guò)程，倫銅第一目標(biāo)位看至 6600一線，第二目標(biāo)位 6000一線。融資銅的增加使得 2021 年中國(guó)的銅進(jìn)口和銅庫(kù)存均有增無(wú)減。 如果從 2021 年年底算起，滬銅庫(kù)存增長(zhǎng)了約 145%。滬銅第一目標(biāo)位 50000 一線，第二目標(biāo)位 45000 一線。以硫化銅精礦為原料生產(chǎn)粗銅的典型工藝流程如圖。主要成分除了 Cu、Fe、 S 外，還含有少量 Ni、 Co、 Pb、 Zn、 Sb、 Bi、 Au、 Ag、 Se 等及微量 SiO2，此外還含有 2%～ 4%的氧，銅锍中的 Cu， Pb， Zn， Ni 等重有色金屬一般是以硫化物的形態(tài)存在，鐵的物相主要是 FeS，也有少量以 FeO、 Fe3O4形態(tài)存在。 冰銅吹煉的主要反應(yīng) FeS 氧化反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)吉布斯自由能 ΔG 0最負(fù)，所以在锍吹煉的初期，它優(yōu)先于 Cu2S 氧化。造渣期完成后獲得了白锍 (Cu2S)，繼續(xù)對(duì)白锍吹煉，即進(jìn)入第二周期。在爐殼兩端不遠(yuǎn)處各有一個(gè)滾圈。當(dāng)溫度升高到 1200～ 1250℃ ，把爐子轉(zhuǎn)到 停 風(fēng)位置 ，邊旋轉(zhuǎn)邊吹風(fēng)。依次類推，反復(fù)進(jìn)行進(jìn)料、吹煉、放渣，直到爐內(nèi)熔體所含銅量滿足造銅期要求時(shí)為止。 第一周期中為了使硫化亞鐵順利地形成硅酸鐵爐渣，需要加入石英熔劑。 造渣過(guò)程中硫化亞鐵首先被氧化生成的氧化物氧化亞鐵，造渣過(guò)程中氧化亞鐵立即熔解于熔體內(nèi)，并隨著熔體的翻騰，而與比重輕而浮在熔池表面的固體熔劑中的二氧化硅接觸進(jìn)行造渣。 14 造渣期間若無(wú)二氧化硅存在，產(chǎn)生的四氧化三鐵很難與硫化亞鐵反應(yīng)，但是當(dāng)存在二氧化硅時(shí)，四氧化三鐵與硫化亞鐵、二氧化硅作用生成硅酸鐵的反應(yīng)趨勢(shì)將大大增強(qiáng)。在造銅期，留在爐內(nèi)的白冰銅（主要以硫化亞銅的形式存在）與鼓入的空氣中的氧反應(yīng)，生成粗銅和二氧化硫。由于熔池的溫度較高，物料呈熔融狀態(tài)，大量上升的氣泡與熔體之間的接觸 面很大，這大大加速了硫化物的氧化過(guò)程。 Hoboken虹吸轉(zhuǎn)爐具有一個(gè)軸向連接倒 U型的虹吸煙道，避免了普通 PS轉(zhuǎn)爐所存在的爐口大量漏風(fēng)問(wèn)題。 Hoboken虹吸轉(zhuǎn)爐在國(guó)外雖然已有多家工業(yè)應(yīng)用，但在我國(guó)未被得到的廣泛應(yīng)用。同時(shí)由于閃速吹氣量小，因此煙氣處理及制酸設(shè)備尺寸均比較小。隨著閃速熔煉技術(shù)的 提高，采用閃速吹煉工藝， 1臺(tái)閃速熔煉爐， 1臺(tái)閃速吹煉爐，銅產(chǎn)量可達(dá) 30～ 50萬(wàn) t/a，勞動(dòng)生產(chǎn)率大幅度提高。閃速吹煉爐處理的冰銅，可以來(lái)自閃速爐、諾蘭達(dá)爐、澳斯麥特爐和艾薩爐等各種熔煉爐。 ⑤ 閃速吹煉煙氣量大約只有在 PS轉(zhuǎn)爐的 1/6～ 1/10，因此煙氣處理及制酸設(shè)備尺寸小的多。這樣建廠投資就會(huì)大幅增加，產(chǎn)銅規(guī)模小的工廠則不宜采用。諾蘭達(dá)轉(zhuǎn)爐直徑 ，長(zhǎng) 。該法在我國(guó)的工業(yè)化應(yīng)用還比較少。吹煉爐產(chǎn)出粗銅送往陽(yáng)極爐，少量吹煉渣經(jīng)水淬和干燥后返回熔煉爐。在噴吹方式上，三菱法不同于澳斯麥特法，前者是將空氣、氧氣和熔劑噴到熔池表面上，通過(guò)熔 體面上的薄渣層與锍進(jìn)行氧化與造渣反應(yīng)，也有部分反應(yīng)發(fā)生在 16 熔池表面；爐渣、锍和粗銅各層熔體處于相對(duì)靜止?fàn)顟B(tài)，這種情況就決定了三菱法必需使用 Fe3O4不容易析出的鐵酸鈣均相渣，要保證渣層是薄的（限制锍中的鐵量）。澳斯麥特吹煉爐子結(jié)構(gòu)和噴槍都與熔煉爐的類似。吹煉爐采用鐵硅酸鹽渣型。與澳斯麥特熔煉爐比較，吹煉爐由于冰銅導(dǎo)電性能好，吹煉溫度較熔煉高，存在噴槍壽命短等問(wèn)題。 澳斯麥特連續(xù)銅吹煉工藝潛在的優(yōu)勢(shì)為： ① 單臺(tái)爐子大規(guī)模生產(chǎn)粗銅，生產(chǎn)率大幅度提高。 ⑤ 可以連續(xù)生產(chǎn)粗銅，而無(wú)需停下來(lái)加入熔劑或排走爐渣，從而也就有較高的作業(yè)率，也就意味著生產(chǎn)噸銅所需的維修成本更小而能量效率更高。在原料和鐵酸